U型钢的熔炼工艺与普通钢材类似但需特别注意成型阶段的控制,其核心在于原料配比与温度曲线的精准调节。一般采用电弧炉(EAF)或转炉(BOF)进行熔炼,废钢与生铁按7:3比例投料,配合硅锰合金(SiMn)调整成分,熔池温度需维持在1600-1650℃之间确保流动性。需要重点关注脱氧环节,特别是铝粒(Al)的加入量需控制在0.02%-0.05%范围,避免过度脱氧导致钢水黏度增加。
钢水精炼阶段采用LF炉进行深度净化,通过氩气搅拌(流量6-8Nm³/min)促进夹杂物上浮,同时添加钒铁(FeV)或铌铁(FeNb)等微合金元素提升强度。当成分达到C(0.18-0.22%)、Mn(1.2-1.5%)、P/S≤0.025%的临界值后,需立即转入连铸环节,此时过热度控制在25-35℃可有效避免U型断面角部裂纹。连铸拉速(0.8-1.2m/min)与二冷区水量(0.4-0.6L/kg)的匹配尤为关键,这直接影响后续热轧成型的尺寸精度。
对于高端U型钢产品,部分厂家会采用真空脱气(VD)工艺将氢含量降至1.5ppm以下,同时通过电磁搅拌(电流强度300-500A)细化晶粒。热轧环节采用万能轧机进行多道次成型,开轧温度不低于1150℃,终轧温度控制在850-900℃区间以保证奥氏体完全再结晶。值得注意的是,U型钢特有的腿部与腰部的厚度差异要求轧制时采用差速控制技术,通常腰部压下率比腿部高10-15%才能确保截面均匀性。
冷却工艺选择直接影响产品性能,空冷适用于Q235B等普通材质,而高强度U型钢需采用ACC控制冷却(冷却速率15-20℃/s)。对于耐候型U型钢还需增加Cu(0.2-0.4%)、Cr(0.4-0.8%)等合金元素,并通过TMCP工艺细化组织。成品需进行UT探伤(灵敏度φ2mm平底孔)和力学性能测试,特别是腿端垂直度偏差不得超过0.5mm/m,这些细节控制决定了U型钢在桥梁支架或巷道支护中的实际承载能力。